用于飞行器转电防反的二极管制造技术

本实用新型专利技术公开一种用于飞行器转电防反的二极管，包括控制单元和至少一个功率单元。功率单元的功率输入端与需要防止电流倒灌的电源VIN连接，功率单元的功率输出端与转电合流功率母线VOUT连接，功率单元的电流隔离检测信号输出端与控制单元的AD口连接，功率单元的控制信号输入端与控制单元的I/O口连接，功率单元的工作电源输入端与控制单元的内部电源轨连接；控制单元的电源输入端与外部的工作电源连接，控制单元的通信口与外部通信接口连接。本实用新型专利技术能够实现了基于转电电流及其变化趋势的双因子控制的理想二极管的设计，通过多个功率单元共用控制单元的方式可以满足飞行器不同电压等级、不同功率大小的所有线路转电防反需求。电防反需求。电防反需求。

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器转电防反的二极管


[0001]本技术涉及功率二极管
，具体涉及一种用于飞行器转电防反的二极管。

技术介绍

[0002]从成本控制与操作方便性考虑，飞行器发射升空前与发射准备过程中一般使用地面电源进行供电，发射升空后则转为电池供电。因此，转电控制是飞行器供配电系统的必备模块。用于飞行器转电防反的二极管为了保证转电过程中飞行器系统不掉电，一般使用二极管对地面电源与电池电源进行隔离与自然转电。在以前对体积与重量要求不高的飞行器中，普遍采用硅二极管实现转电防反。现在，小型化、轻量化已经成为飞行器的重要技术指标，能分配给转电二极管的体积与重量已经不到以前的三分之一。在此背景下，只能使用导通压降趋近于0的理想二极管来进行转电防反。
[0003]纵观理想二极管控制方案，无外乎三种情况。第一，各专业厂家从集成电路设计的角度提出的理想二极管专用控制芯片，采用对MOS管两端电压检测的方法实现控制。受技术引进政策、技术水平、市场应用情况等因素限制，目前可选的理想二极管工作电压只到80V，进行二次技术开发后也只达到200V/7A的水平，无法满足飞行器中额定270V/30A、最高350V/30A的高压转电防反需要。第二，部分厂家为解决理想二极管专用控制芯片成本问题，采用单片机AD口对MOS管两端电压进行采集后通过IO口来实现对MOS管的控制。由于MOS管导通压降很低，并且在高压大功率场合对MOS管的驱动控制以及两端电压的采集都必须进行电气隔离从而进一步降低电压检测精度并不可避免的引入噪声，所以该方案在高压防反时对电压检测精度要求过高，工程应用时无法解决高压大功率理想二极管的控制问题。第三，部分厂家使用电流检测与滞回比较的方式实现对MOS管的控制，但其电流检测使用电阻采样，引入额外压降增加功耗后仍没有解决第二种方案中低压降检测精度的问题，并且控制方式无法对电流趋势进行预判，导致理想二极管的动作存在较大时延。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的是现有理想二极管所存在的问题，提供一种用于飞行器转电防反的二极管。
[0005]为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]用于飞行器转电防反的二极管，其特征是，包括控制单元和至少一个功率单元；功率单元的功率输入端与需要防止电流倒灌的电源VIN连接，功率单元的功率输出端与转电合流功率母线VOUT连接，功率单元的电流隔离检测信号输出端与控制单元的AD口连接，功率单元的控制信号输入端与控制单元的I/O口连接，功率单元的工作电源输入端与控制单元的内部电源轨连接；控制单元的电源输入端与外部的工作电源连接，控制单元的通信口与外部通信接口连接。
[0007]上述方案中，功率单元包括霍尔电流传感器、NMOS管和隔离驱动电路；霍尔电流传
感器的正端作为功率单元的功率输入端，霍尔电流传感器的负端与NMOS管的源极和隔离驱动电路的驱动信号参考端连接，霍尔电流传感器的电流采样输出端作为功率单元的电流隔离检测信号输出端；NMOS管的漏极作为功率单元的功率输出端，NMOS管的栅极与隔离驱动电路的驱动信号输出端连接，隔离驱动电路的控制信号输入端作为功率单元的控制信号输入端；霍尔电流传感器与隔离驱动电路的电源端作为功率单元的工作电源输入端。
[0008]上述方案中，控制单元包括电源电路、处理器电路和通信接口电路；电源电路的输入端作为控制单元的电源输入端；电源电路的输出端与处理器电路和通信接口电路的电源端连接，同时作为控制单元的内部电源轨；处理器电路的AD口和I/O口分别作为控制单元的AD口和I/O口；处理器电路的通信口与通信接口电路的一边连接，通信接口电路的另一边作为控制单元的通信口。
[0009]与现有技术相比，本技术具有如下特点：
[0010]1、使用霍尔电流传感器对电流进行隔离采样，处理器系统以采样结果作为输入进行电流值计算与电流变化趋势判断，实现对各种电压等级MOS管的有效控制，提高飞行器转电防反可靠性，降低导通压降，降低功耗。
[0011]2、通过引入软件校准与参数设置过程，消除霍尔电流传感器个体差异，降低理想二极管的产品调试难度，使得该方案易于实现，工艺性好。
[0012]3、使用电流绝对值与变化趋势双因子控制算法，降低对采样精度的要求，有益于降低成本，同时提高转电防反可靠性。
[0013]4、使用电流隔离采样、MOS管隔离驱动的全面隔离方案，实现功率强电与控制弱电解耦，使得理想二极管的反向耐压仅与MOS管参数有关，提高了理想二极管控制电路的通用性。
[0014]5、使用模块电路形式，不同功率单元可以共用控制单元，而且控制单元还可以被飞行器中其他功能电路共用，有效降低使用难度，降低成本，减小体积与重量。
附图说明
[0015]图1为用于飞行器转电防反的二极管的原理框图；
[0016]图2为功率单元原理框图；
[0017]图3为控制单元原理框图。
具体实施方式
[0018]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本技术进一步详细说明。
[0019]一种用于飞行器转电防反的二极管，如图1所示，由功率部分与控制部分组成，其中功率部分由n组电路结构一致、参数或用途存在区别的功率单元组成，控制部分由1组控制单元组成。功率单元的功率输入端与需要防止电流倒灌的电源VIN连接，功率单元的功率输出端与转电合流功率母线VOUT连接，功率单元的电流隔离检测信号输出端I_AD与控制单元的AD口连接，功率单元的控制信号输入端CTR与控制单元的I/O口连接，功率单元的工作电源输入端与控制单元输出的内部电源轨连接。控制单元的电源输入端与外部的工作电源连接，控制单元的通信口与外部通信接口连接。
[0020]功率单元由霍尔电流传感器、NMOS管及其隔离驱动电路组成，如图2所示。霍尔电流传感器的正端与外部VIN连接，负端与NMOS管的S极连接，电流采样输出端作为功率单元的电流隔离检测信号输出端引出，与控制单元的AD口连接。NMOS管的D极与外部VOUT连接，G极与隔离驱动电路输出的驱动信号连接，S极与霍尔电流传感器的
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端连接，同时与隔离驱动电路的驱动信号参考端连接。隔离驱动电路的控制信号输入端与处理器电路的I/O口连接。霍尔电流传感器与隔离驱动电路均从内部电源轨上获取工作电源。
[0021]霍尔电流传感器对转电电流进行隔离采样，其插入电阻约0.1mΩ，低于普通的线阻，对理想二极管的整体功耗影响可以忽略。隔离驱动模块用于对NMOS管提供通断驱动信号，受控制单元的I/O口控制。在高于一定阈值的电流从VIN流向VOUT时开通NMOS管，降低转电功耗；在从VIN流向VOUT的电流低于一定阈值且有截止或反向趋势时关断NMOS管，由NMOS管的体二极管实现转电防反。可以使用多个NMOS管并联使用的方式扩大正向电流，同时减小导通压降。
[0022]控制单元由电源电路、处理器电路以及通信接口电路等组成，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于飞行器转电防反的二极管，其特征是，包括控制单元和至少一个功率单元；功率单元的功率输入端与需要防止电流倒灌的电源VIN连接，功率单元的功率输出端与转电合流功率母线VOUT连接，功率单元的电流隔离检测信号输出端与控制单元的AD口连接，功率单元的控制信号输入端与控制单元的I/O口连接，功率单元的工作电源输入端与控制单元的内部电源轨连接；控制单元的电源输入端与外部的工作电源连接，控制单元的通信口与外部通信接口连接。2.根据权利要求1所述的用于飞行器转电防反的二极管，其特征是，功率单元包括霍尔电流传感器、NMOS管和隔离驱动电路；霍尔电流传感器的正端作为功率单元的功率输入端，霍尔电流传感器的负端与NMOS管的源极和隔离驱动电路的驱动信号参考端连接，霍尔电流传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏元忠，唐璐丹，卢望，李欧迅，章信华，潘琪，李静，黄志忠，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：新型
国别省市：